JP5010794B2

JP5010794B2 - Multiband planar antenna

Info

Publication number: JP5010794B2
Application number: JP2002513050A
Authority: JP
Inventors: ル・ボルゼ，フランソワーズ; ルジール，アリ; フルドゥー，アンリ
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2021-07-11
Also published as: ES2230344T3; KR20030016320A; WO2002007261A1; MXPA02012930A; CN100358183C; CN1441981A; US6914574B2; US20040090379A1; AU2001276428A1; JP2004504747A; DE60106452T2; ATE279795T1; EP1299923A1; EP1299923B1; DE60106452D1; KR100777792B1

Abstract

The present invention relates to a multiband planar antenna comprising a first slot 1 a dimensioned (R 1 ) to operate at a first frequency f 1 and fed by a feed line 12 positioned (Im 1 ) in such a way that the slot lies in a short-circuit plane of the feed line, and at least one second slot 11 dimensioned (R 2 ) to operate at a second frequency f 2 , the second slot being fed by the said feed line (Im 2 ).

Description

【０００１】
［発明の分野］
本発明は、ブロードバンド及び／又はマルチバンド平面アンテナに関し、より詳細には、移動体無線通信ネットワーク又は家庭用無線通信ネットワークに適合されるアンテナに関する。
【０００２】
［発明の背景］
移動体無線通信ネットワーク又は家庭用無線通信ネットワークの開発の骨格において、アンテナの設計は、これらのネットワークに割り当てられている様々な周波数から生じる特定の問題に直面している。特に、以下の概要的な一覧により示されるように、無線技術は各種存在しており、それらで利用されている周波数も各種存在している。
【０００３】
【表１】

【０００４】
このように、過去２０年の間で、オペレータ及び利用国の両者に依存した周波数帯域で実行される様々な移動体電話システムの設置が行われてきている。最近では、所定の技術について、互いの大陸で異なる仕様及び周波数帯域をなお進化しつつ、家庭用無線通信ネットワークの発展を目にしてきている。
【０００５】
ユーザの観点から、この多数の周波数帯域は、それぞれのネットワークのための異なる接続装置の使用を含む限り、そのサービスを得ることに対して障害となる場合がある。これは、製造者の見地で見た現在の傾向が、幾つかの技術又は標準と互換性があるようにすることにより、上位の装置を減少することを目的としているためである。
【０００６】
数年前には、９００ＭＨｚのＧＳＭ及び１．８ＧＨｚのＤＣＳの両者への接続を提供するデュアルバンド電話の外観を見てきている。さらに、家庭用無線ネットワークの分野での複数の標準は、考慮している標準に依存して、非常に離れているか、又は隣接している周波数帯域を分割することに繋がる。
【０００７】
将来的に、一方で、デジタルビットレートにおける急増に関連した周波数スペクトルについて、他方で、周波数の欠乏に関連した周波数スペクトルについて、幾つかの周波数帯域及び／又は広帯域の周波数にわたる動作を可能にする装置に対して、今までにない大きな需要が生じる。
【０００８】
さらに、一方で家の外にあるときに移動体電話として使用することができ、他方で家に戻ったときに家庭用通信ネットワークの一部を形成する家庭用装置の１項目として使用することができる、いわば、セルラーネットワーク／家庭用ネットワークに互換性のある装置である、携帯用装置を開発することは有益となる。
【０００９】
この互換性を可能にするように幾つかの周波数帯域で動作しつつ、さらにコンパクトなアンテナを開発することは明らかに必要である。
【００１０】
［発明の概要］
図１に表されているように、所与の周波数ｆで動作する環状スロット１から構成される平面アンテナが現在知られている。この環状スロット１は、マイクロストリップライン２により給電される。
【００１１】
給電線の短絡面、すなわち電流が最大となるゾーンにスロットがあるように、マイクロストリップライン／放射スロットの遷移がなされる場合、環状スロットは、基本周波数の偶数倍の周波数で共振を表す「パッチ」型のライン給電構造と対比して、この周波数の奇数倍の全ての周波数で共振を示ことは、以下のシミュレーション及びトライアルに従うことにより明らかとなる。
【００１２】
この動作の方法は、図１に表されるアンテナを作製するために使用される以下の設計ルールを正当化する。この場合、
【数１】

である。ここで、λ_s及びλ_mは、スロット内であってマイクロストリップラインでの波長であり、Ｚ_antは、アンテナの入力インピーダンスである。さらに、Ｉ_mは、５０Ωと整合ために必要とされるマイクロストリップラインの長さを表す。Ｗ_s及びＷ_mは、スロットの幅及びマイクロストリップラインのそれぞれの長さである。
【００１３】
したがって、Ｒ＝７mm、Ｗ_s＝０．２５mm、Ｉ_m＝９．２６mm及び基本周波数ｆ＝５．８GHzで動作するように、εr＝２．６−ｔａｎδ＝０．００２−ｈ＝０．８ｍｍ−ｃｏｐｐｅｒ th＝１５μｍで“CHUKOH FLO”基板に作製される図１のタイプのアンテナのケースでは、図２に表されているような周波数の動作が観察される。したがって、５．８GHzの周波数ｆで共振が観察され、続いて、１７GHz前後、いわば周波数３ｆで共振が観察される。反射係数の形式は、１１GHz領域で平坦なままとなる。
【００１４】
上述した特性に基づいて、本発明は、簡単かつコンパクトな設計による新しいブロードバンド及び／マルチバンド平面アンテナ構造を提案する。
【００１５】
したがって、本発明の主眼は、第１の周波数ｆ₁で動作するように設計され、スロットが給電線の短絡面にあるように位置される給電線により給電される第１のスロットを備えるタイプのマルチバンド平面アンテナにあり、該アンテナは、第２の周波数ｆ₂で動作するように設計され、該給電線により給電される少なくとも１つの第２のスロットをさらに備えていることを特徴とする。
【００１６】
マルチバンド動作を可能にする本発明の特徴によれば、第２のスロットは、給電線の短絡面にある。
【００１７】
好適には、このアンテナは、Ｎ個のスロットを備えており、それぞれのスロットは、周波数ｆ_iで動作するように設計されている。ここで、ｉは１からＮまでの範囲をとる。それぞれのスロットは、給電線の短絡面にあるように該給電線により給電される。
【００１８】
ブロードバンド動作を可能にする本発明の別の特徴によれば、２つのスロットは、ある点で余接の関係となっている。給電線は、この点、或いは２つのスロットが同心状に位置されるこの点とは反対の点のいずれかのレベルで位置されている。
【００１９】
１実施の形態によれば、それぞれのスロットの長さは、上記周波数ｆ_iでスロットが共振するように選択される。それぞれのスロットは、同一又は非同一の形状であり、ある点に関して対称的である。
【００２０】
好適には、それぞれのスロットは、円形又は方形である。スロットには、円偏波の放射を可能にする手段が設けられる場合がある。これらの手段は、たとえばノッチからなる。この場合、給電線の位置に依存して、右又は左円偏波が生成される。
【００２１】
本発明の他の特徴及び利点は、各種実施の形態の記載を読むことにより明らかとなるであろう。この記載は、添付図面を参照して与えられる。
【００２２】
［発明の実施の形態］
図３に表されるように、本発明による２周波アンテナは、第１の基本周波数ｆ₁で動作するようにその半径Ｒ1が選択される第１の環状スロット１０を備えている。したがって、半径Ｒ1は、λ_s1／２Πに等しい。ここで、λ_s1は、スロット１０における波長である。スロット１０は、幅Ｗs1を有する。また、アンテナは、第２の基本周波数ｆ₂で動作するようにその半径Ｒ2が選択される第２の環状スロット１１を備えている。半径Ｒ2は、λ_s2／２Πに等しい。本実施の形態では、周波数ｆ₂は、２ｆ₁の近傍に選択されるが、他の比率が考慮される場合がある。
【００２３】
本発明によれば、２つの環状スロット１０及び１１は、１つのマイクロストリップライン１２により給電される。このマイクロストリップラインは、該スロット１０，１１が給電線の短絡面にあるように位置されている。したがって、給電線１２は、ｋ（λ_m2／４）に等しい長さＩ_m2だけスロット１１をオーバーシュートし、ｋ（３λ_m2／４）＝ｋ（λ_m1／４）に等しい長さだけＩ_m1だけスロット１０をオーバーシュートしている。ここで、λ_m2は、周波数ｆ₂でのマイクロストリップラインでの波長であり、λ_m1は、周波数ｆ₁でのマイクロストリップラインでの波長である。ｋは奇数である。
【００２４】
さらに、長さＩ_m _’は、５０Ωに３００Ω前後のインピーダンスＺ_antを整合するために必要とされるラインの長さを表している。このラインは、幅Ｗ_mを有している。一般的な方法では、短絡面にスロットがあるようなラインの長さは、ｋλ_m／４に等しい。ここで、λ_mは、スロットについて定義される動作周波数でのマイクロストリップラインの波長であり、ｋは奇数の整数である。
【００２５】
図４に表されているのは、以下の特性による、図３に表されるような構造の反射係数である。
Ｒ1＝１６．４mm、Ｗ_s1＝０．４mm、Ｉ_m1＝２０mm、ｆ₁＝２．４GHz
Ｒ2＝７．４mm、Ｗ_s2＝０．４mm、Ｉ_m2＝９．２５mm、ｆ₂＝５．２GHz

【００２６】
この場合、マイクロストリップラインは、幅Ｗ_m＝０．３mm及び長さＩ’_m＝２０mmである。このアセンブリは、基板Ｒ４００３（ε＝３．３８、ｈ＝０．８１mm）に作製される。
【００２７】
上記構造で得られるシミュレーション結果は、図４に表されている。２．４GHz（Ｓ１１＝−２２ｄＢ）での非常に良好な整合を有する新たなトポロジーの２周波による動作、及びＳ１１が５．２GHz（Ｓ１１＝−１２ｄＢ）で全体的に補正されている点に注目されたい。
【００２８】
さらに、上記構造により、２．４GHzでの放射は、スロット単独での放射に類似しており、完全に対称的であることが観察される。５．２GHzでは、放射に関して僅かに対称性が失われているものの、非常に制限されている。
【００２９】
図５に表されているのは、３周波帯域モードで動作する実施の形態である。このケースでは、基本周波数ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃で動作する３つの環状スロット２１，２２，２３は、１つであって同じマイクロストリップライン２０により給電される。スロットは、先に与えられた設計ルールを使用して作製される。
【００３０】
したがって、それぞれの環状スロットの半径は、Ｒ_i（ｉ＝１，２，３）＝λ_si／２Πであるように設計される。ここで、λ_siは、それぞれのスロットの波長を表している。同様に、短絡面は、Ｉ_m3＝ｋ（λ₃／４）、Ｉ_m2＝ｋ（λ₂／４）及びＩ_m1＝ｋ（λ₁／４）となるように位置されている。ここで、λ₁、λ₂、λ₃は、周波数ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃でのマイクロストリップラインのそれぞれの波長である。ｋは、奇数である。長さＩ’_mは、５０Ωに整合するために使用される。
【００３１】
図６ａ、図６ｂ及び図６ｃに表されているのは、本発明による平面アンテナの別の実施の形態である。図６ａ及び図６ｂのケースでは、２つの環状スロットＲ’1及びＲ’2は、ある点で接している。２つの環状スロットＲ’1及びＲ’2は、隣接した周波数で動作するようにその寸法が設計されている。したがって、図６ａに表されているように、アンテナは、点Ａで余接の関係にある２つの環状スロットＲ’1及びＲ’2を備えている。
【００３２】
この実施の形態では、２つのスロットＲ’1及びＲ’2は、点Ａの側に関して共通の給電線により給電される。２つのスロットは、給電線の短絡面に実質的に位置し、長さＩ’_m及びＩ’_m _’は、Ｉ’_mがｋλ’_m／４に等しく、Ｉ’_m _’が５０Ωとの整合を可能にするように選択される。ここで、λ’_mは、マイクロストリップラインでの波長であり、ｋは奇数の整数である。
【００３３】
図６ｂの実施の形態によれば、２つの環状スロットは、点Ｂで余接の関係にあい、該点Ｂとは反対側で給電線により給電される。
【００３４】
このケースでは、長さＩ’’_m _’ ₂及びＩ’’_m1は、スロットＲ’1及びＲ’2が給電線の短絡面に実質的に位置するように選択される。長さＩ’’_m _’は、５０Ωへの整合をつくるように選択される。
【００３５】
図６ｃのケースでは、２つの環状スロットＲ’1及びＲ’2は、同心状に位置されている。２つの環状スロットＲ’1及びＲ’2は、たとえば、マイクロストリップ技術を使用して共通の給電線により給電される。このケースでは、長さＩ_m1及びＩ_m2は、スロットＲ’1及びＲ’2が給電線の短絡面に接近して位置するとともに、Ｉ_m _’が５０Ωへの整合を可能にするように選択されている。
【００３６】
上述した様々なトポロジーの成果は、引例ＩＥ３Ｄで知られているシミュレーションソフトウェアにより実行される。全てのケースにおいて、グランドプレーン及び基板のサイズは、無限大であることが仮定されている。テストされた様々な構成の幾何学的な特性は、以下の表２に与えられている。
【表２】

【００３７】
なお、複数のスロットを用いたトポロジーは、帯域幅において明らかな増加を伴う。この帯域幅の増加は、単一スロットについて３８０MHzから、同心状に位置される２重スロット構造又は接触する２重スロット構造についての４７０MHz及び４５０MHzまで実際に及ぶ。
【００３８】
この帯域幅の増加は、第３のスロットを追加することによりさらに増加される。９％のオーダの帯域幅が、単一スロットについての６．５５％に対して得られる。全てのケースについて、帯域幅の最大値は、同心状に位置されるスロット構成で得られる。
【００３９】
しかし、このトポロジーは、この構造の動作周波数から１GHz低い周波数で擬似の共振を引き起こす（図７参照）。しかし、用途により課されるスペクトル制約に従い、同心状のスロットよりも好適とされる接触型スロット構成（nested slot configuration）では引き起こされない。放射の観点から、各種のトポロジーは、単一の環状スロットでこれまで得られているパターン及び効率を保持する。
【００４０】
したがって、マルチスロット構造のブロードバンド特性は、上述された新しいトポロジーに関して評価される。放射は、提案される構成により分散されない。帯域幅の観点で最も有効なトポロジーは、同心状に位置されるスロットの構成に対応する。しかし、後者の構成は、擬似共振周波数を引き起こす。この擬似共振周波数は、接触型マルチスロット構成では生じない。この構成は、同心状に位置されるスロットの構成の解法と同様にブロードバンドではないが、単一スロットと相対的にかなりの周波数帯域を得ることが可能である。
【００４１】
様々なスロットの実施の形態が図８ａ、図８ｂ、図８ｃを参照して記載される。図８ａでは、スロットは、給電線３１により給電される方形３０からなる。図８ｂでは、スロット１は、円形であり、給電線２により給電され、直線偏波を放射する。図８ｃでは、環状スロット１’には、ノッチ１’’が設けられており、給電線２により給電される。このケースでは、スロットは、給電線の位置に依存して、左又は右である場合がある円偏波を放射する。当業者であれば、スロットの形状にもかかわらず、上述した設計ルールに従うことは明らかであろう。一般には、スロットは、ある点に関して対称的であり、選択された基本周波数で放射するような長さを有する。
【００４２】
本発明は、マイクロストリップ技術で作製された給電線により記載されたが、給電線は、コプレーナ技術で作製される場合がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知の環状スロットアンテナの上部からの外観図である。
【図２】図１に表されるアンテナのケースにおける周波数の関数として、反射係数を与える曲線である。
【図３】本発明による２周波平面アンテナの上部からの外観図である。
【図４】図３に表されるアンテナのケースにおける周波数の関数として、反射係数を与える曲線である。
【図５】本発明による３周波平面アンテナの上部からの外観図である。
【図６】図６ａから図６ｃは、本発明の別の実施の形態によるブロードバンド平面アンテナの上部からの外観図である。
【図７】図１，図３，図５及び図６のアンテナの帯域幅を与える各種曲線を表す図である。
【図８】図８ａから図８ｃは、本発明のアンテナで使用することができる各種スロットの形状を概念的に表す図である。[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to broadband and / or multiband planar antennas, and more particularly to antennas adapted for mobile or home wireless communication networks.
[0002]
[Background of the invention]
In the framework of the development of mobile or home wireless communication networks, antenna design faces specific problems arising from the various frequencies assigned to these networks. In particular, as shown by the following summary list, there are various types of wireless technologies, and there are also various frequencies used in them.
[0003]
[Table 1]

[0004]
Thus, during the past 20 years, various mobile telephone systems that have been implemented in frequency bands that depend on both the operator and the country of use have been installed. Recently, for a given technology, we have seen the development of home wireless communication networks while still evolving different specifications and frequency bands on each continent.
[0005]
From the user's point of view, this large number of frequency bands can be an obstacle to obtaining that service as long as it involves the use of different connection devices for each network. This is because the current trend seen from the manufacturer's perspective is aimed at reducing the top equipment by making it compatible with several technologies or standards.
[0006]
A few years ago, we have seen the appearance of a dual-band phone that provides connectivity to both 900 MHz GSM and 1.8 GHz DCS. Furthermore, multiple standards in the field of home wireless networks lead to splitting frequency bands that are very far apart or adjacent, depending on the standard being considered.
[0007]
Device that allows operation over several frequency bands and / or wideband frequencies in the future, on the one hand for the frequency spectrum associated with the surge in digital bit rate and on the other hand for the frequency spectrum associated with frequency depletion On the other hand, an unprecedented big demand arises.
[0008]
Furthermore, it can be used as a mobile phone when outside the home on the one hand and as an item of a home device that forms part of a home communications network when returning home. It would be beneficial to develop a portable device that could be, so to speak, a device compatible with cellular / home networks.
[0009]
It is clearly necessary to develop a more compact antenna while operating in several frequency bands to allow this compatibility.
[0010]
[Summary of Invention]
As represented in FIG. 1, a planar antenna is currently known which consists of an annular slot 1 operating at a given frequency f. This annular slot 1 is fed by a microstrip line 2.
[0011]
When the microstrip line / radiation slot transition is made so that there is a slot in the short-circuited surface of the feeder line, i.e., the zone where the current is maximum, the annular slot is a "patch" that represents resonance at an even multiple of the fundamental frequency In contrast to the "" -type line feed structure, the resonance at all frequencies that are an odd multiple of this frequency becomes apparent by following the following simulation and trial.
[0012]
This method of operation justifies the following design rules used to create the antenna depicted in FIG. in this case,
[Expression 1]

It is. Here, λ _s and λ _m are the wavelengths in the slot and at the microstrip line, and Z _ant is the input impedance of the antenna. Furthermore, I _m represents the length of the microstrip line required to match 50Ω. W _s and W _m are the width of the slot and the length of the microstrip line, respectively.
[0013]
Therefore, εr = 2.6-tan δ = 0.002−h = 0.8 mm so as to operate at R = 7 mm, W _s = 0.25 mm, I _m = 9.26 mm and fundamental frequency f = 5.8 GHz. In the case of the antenna of the type of FIG. 1 produced on a “CHUKOH FLO” substrate with −copper th = 15 μm, the behavior of the frequency represented in FIG. 2 is observed. Therefore, resonance is observed at a frequency f of 5.8 GHz, and subsequently resonance is observed at around 17 GHz, that is, at a frequency of 3 f. The form of the reflection coefficient remains flat in the 11 GHz region.
[0014]
Based on the characteristics described above, the present invention proposes a new broadband and / or multiband planar antenna structure with a simple and compact design.
[0015]
Therefore, the main point of the present invention is a type comprising a first slot that is designed to operate at a _first frequency f ₁ and that is fed by a feed line that is positioned such that the slot is in the short-circuit plane of the feed line. In a multiband planar antenna, the antenna is designed to operate at a _second frequency f ₂ and further comprises at least one second slot fed by the feeder.
[0016]
According to a feature of the invention that enables multi-band operation, the second slot is in the short-circuit plane of the feeder line.
[0017]
Preferably, the antenna is provided with N slots, each slot is designed to operate at a frequency f _i. Here, i ranges from 1 to N. Each slot is fed by the feed line so as to be on the short-circuit surface of the feed line.
[0018]
According to another feature of the present invention that enables broadband operation, the two slots are cotangent in some respects. The feed line is located at either this point or at a level opposite to this point where the two slots are concentrically located.
[0019]
According to one embodiment, the length of each slot is selected such that the slot resonates at the frequency f _i . Each slot has the same or non-identical shape and is symmetric about a point.
[0020]
Preferably, each slot is circular or square. The slot may be provided with means that allow circularly polarized radiation. These means consist of notches, for example. In this case, right or left circularly polarized wave is generated depending on the position of the feeder line.
[0021]
Other features and advantages of the present invention will become apparent upon reading the description of the various embodiments. This description is given with reference to the accompanying drawings.
[0022]
[Embodiment of the Invention]
As shown in FIG. 3, the dual-frequency antenna according to the present invention comprises a first annular slot 10 whose radius R1 is selected to operate at a _first fundamental frequency f1. Accordingly, the radius R1 is equal to λ _s1 / 2Π. Here, λ _s1 is the wavelength in the slot 10. The slot 10 has a width Ws1. The antenna also includes a second annular slot 11 whose radius R2 is selected to operate at the _second fundamental frequency f2. The radius R2 is equal to λ _s2 / 2Π. In the present embodiment, the frequency f ₂ is selected in the vicinity of 2f ₁ , but other ratios may be considered.
[0023]
In accordance with the present invention, the two

annular slots

10 and 11 are powered by one microstrip line 12. The microstrip line is positioned so that the

slots

10 and 11 are on the short-circuit surface of the feeder line. Accordingly, the feeder line 12 overshoots the slot 11 by a length I _m2 equal to k (λ _m2 / 4), and I _m1 by a length equal to k (3λ _m2 / 4) = k (λ _m1 / 4). Only overshoot the slot 10. Here, λ _m2 is the wavelength on the microstrip line at frequency f ₂ , and λ _m1 is the wavelength on the microstrip line at frequency f ₁ . k is an odd number.
[0024]
Furthermore, the length I _m _′ represents the length of the line required to match the impedance Z _ant of around 300Ω to 50Ω. This line has a width W _m . In a typical method, the length of the line with a slot in the short-circuit plane is equal to kλ _m / 4. Where λ _m is the wavelength of the microstrip line at the operating frequency defined for the slot, and k is an odd integer.
[0025]
Shown in FIG. 4 is the reflection coefficient of the structure as shown in FIG. 3 due to the following characteristics.
R1 = 16.4 mm, W _s1 = 0.4 mm, I _m1 = 20 mm, f ₁ = 2.4 GHz
R2 = 7.4 mm, W _s2 = 0.4 mm, I _m2 = 9.25 mm, f ₂ = 5.2 GHz

[0026]
In this case, the microstrip line has a width W _m = 0.3 mm and a length I ′ _m = 20 mm. This assembly is made on a substrate R4003 (ε = 3.38, h = 0.81 mm).
[0027]
The simulation results obtained with the above structure are shown in FIG. Note the dual frequency operation of the new topology with very good matching at 2.4 GHz (S11 = −22 dB) and the fact that S11 is totally corrected at 5.2 GHz (S11 = −12 dB) I want to be.
[0028]
Furthermore, with the above structure, it is observed that the radiation at 2.4 GHz is similar to that of the slot alone and is completely symmetric. At 5.2 GHz, although there is a slight loss of symmetry with respect to radiation, it is very limited.
[0029]
Shown in FIG. 5 is an embodiment that operates in a three frequency band mode. In this case, three

annular slots

21, 22, 23 operating at the fundamental frequencies f ₁ , f ₂ , f ₃ are one and are fed by the same microstrip line 20. The slot is created using the design rules given earlier.
[0030]
Accordingly, the radius of each annular slot is designed to be R _i (i = 1, 2, 3) = λ _si / 2Π. Here, λ _si represents the wavelength of each slot. Similarly, short _{_{face, I m3 = k (λ 3}} /4), are located such that _{_{I m2 = k (λ 2/}} 4) and _{_{I m1 = k (λ 1/}} 4). Here, λ ₁ , λ ₂ , and λ ₃ are the wavelengths of the microstrip line at the frequencies f ₁ , f ₂ , and f ₃ , respectively. k is an odd number. The length I ′ _m is used to match 50Ω.
[0031]
Illustrated in FIGS. 6a, 6b and 6c is another embodiment of a planar antenna according to the present invention. In the case of FIGS. 6a and 6b, the two annular slots R′1 and R′2 touch at some point. The two annular slots R′1 and R′2 are sized to operate at adjacent frequencies. Thus, as shown in FIG. 6a, the antenna comprises two annular slots R′1 and R′2 that are cotangent at point A.
[0032]
In this embodiment, the two slots R′1 and R′2 are fed by a common feeder line on the point A side. Two slots are substantially located in short surface of the feed line, the length I _'m and I' _m _'is I' _m is' equal to _m / 4, I 'k. [Lambda] consistent with _{_m'} is 50Ω Selected to enable. Here, λ ′ _m is the wavelength at the microstrip line, and k is an odd integer.
[0033]
According to the embodiment of FIG. 6 b, the two annular slots are in a cotangent relationship at point B and are fed by a feeder on the opposite side of point B.
[0034]
In this case, the lengths I ″ _m _′ ₂ and I ″ _m1 are selected such that the slots R ′ ₁ and R _′ ₂ are substantially located on the short-circuit surface of the feeder line. The length I ″ _m _′ is selected to create a match to 50Ω.
[0035]
In the case of FIG. 6c, the two annular slots R′1 and R′2 are located concentrically. The two annular slots R′1 and R′2 are fed by a common feed line using, for example, microstrip technology. In this case, the lengths I _m1 and I _m2 are selected so that the slots R′1 and R′2 are located close to the short-circuit plane of the feed line and I _m _′ allows matching to 50Ω. Has been.
[0036]
The results of the various topologies described above are executed by simulation software known from the reference IE3D. In all cases, the size of the ground plane and the substrate is assumed to be infinite. The geometric properties of the various configurations tested are given in Table 2 below.
[Table 2]

[0037]
Note that a topology using a plurality of slots is accompanied by a clear increase in bandwidth. This increase in bandwidth actually ranges from 380 MHz for a single slot to 470 MHz and 450 MHz for a concentrically located double slot structure or a contacting double slot structure.
[0038]
This increase in bandwidth is further increased by adding a third slot. A bandwidth of the order of 9% is obtained for 6.55% for a single slot. For all cases, the maximum bandwidth is obtained with a concentric slot configuration.
[0039]
However, this topology causes a quasi-resonance at a frequency 1 GHz lower than the operating frequency of this structure (see FIG. 7). However, according to the spectral constraints imposed by the application, it is not caused by a nested slot configuration that is preferred over concentric slots. From a radiation point of view, the various topologies retain the pattern and efficiency obtained so far with a single annular slot.
[0040]
Therefore, the broadband characteristics of the multi-slot structure are evaluated with respect to the new topology described above. Radiation is not distributed by the proposed configuration. The most effective topology in terms of bandwidth corresponds to the configuration of concentrically located slots. However, the latter configuration causes a quasi-resonant frequency. This quasi-resonant frequency does not occur in the contact type multi-slot configuration. This configuration is not broadband, as is the solution of the concentrically located slot configuration, but it is possible to obtain a significant frequency band relative to a single slot.
[0041]
Various slot embodiments are described with reference to FIGS. 8a, 8b, and 8c. In FIG. 8 a, the slot consists of a square 30 that is fed by a feed line 31. In FIG. 8b, slot 1 is circular and is fed by feed line 2 and radiates linearly polarized waves. In FIG. 8 c, the annular slot 1 ′ is provided with a notch 1 ″ and is fed by the feeder line 2. In this case, the slot radiates a circularly polarized wave that may be left or right, depending on the position of the feed line. It will be apparent to those skilled in the art that the design rules described above are followed regardless of the slot shape. In general, the slots are symmetric about a point and have a length that radiates at a selected fundamental frequency.
[0042]
Although the present invention has been described with a feeder line made with microstrip technology, the feeder wire may be made with coplanar technology.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view from the top of a known annular slot antenna.
2 is a curve giving the reflection coefficient as a function of frequency in the case of the antenna represented in FIG.
FIG. 3 is an external view from above of a dual frequency planar antenna according to the present invention.
4 is a curve that gives a reflection coefficient as a function of frequency in the case of the antenna represented in FIG. 3;
FIG. 5 is an external view from above of a three-frequency planar antenna according to the present invention.
6a to 6c are external views from the top of a broadband planar antenna according to another embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing various curves giving the bandwidth of the antennas of FIGS. 1, 3, 5 and 6. FIG.
8a to 8c are diagrams conceptually showing shapes of various slots that can be used in the antenna of the present invention.

Claims

A first slot of a circular slot type or a symmetrical shape with respect to a point, the first slot being designed for operation at a first frequency on the substrate. A multi-band planar antenna of the type provided,
Ri Do from symmetrical shape with respect to the type or the point of the annular slot, a first of the at least one second slot slots that are provided on the same surface as the surface of the substrate provided, the second The outer periphery of the slot is designed to operate at a second frequency and has at least one second slot overlapped with the first slot;
The first and second slots are fed by a common feeder line, and the feeder line is positioned so as to intersect each of the first and second slots on a short-circuit surface of the feeder line.
An antenna characterized by that.

The first slot and the second slot are in contact with each other at a certain point, and the feed line is positioned so as to intersect the certain point, or the first slot and the second slot are annular it is positioned to intersect a certain point against the the first slot and said second slot and a point contact when the slot is of type opposite the diametrically said first slot and said second When the slot has a symmetric shape with respect to the center point, the slot is arranged so as to intersect with a point on the opposite side of the point where the first slot and the second slot contact with respect to the center point of the symmetric shape. To be
The antenna according to claim 1.

Each of the first slot and the second slot is provided with means for enabling circularly polarized radiation,
The antenna according to claim 1 or 2, wherein

The means comprises a notch provided in the first slot or the second slot;
The antenna according to claim 3.

The feeder is a microstrip line or a line made by coplanar technology.
The antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein

A first slot of a circular slot type or a symmetrical shape with respect to a point, the first slot being designed for operation at a first frequency on the substrate. A multi-band planar antenna of the type provided,
Ri Do from symmetrical shape with respect to the type or the point of the annular slot, a first of the at least one second slot slots that are provided on the same surface as the surface of the substrate provided, the second The outer periphery of the first slot is designed to operate at a second frequency and has at least one second slot located concentrically with the first slot;
The first and second slots are fed by a common feeder line, and the feeder line is positioned so as to intersect with each of the first and second slots at a short-circuit surface of the feeder line.
An antenna characterized by that.

Each of the first slot and the second slot is provided with means for enabling circularly polarized radiation,
The antenna according to claim 6.

The means comprises a notch provided in the first slot or the second slot;
The antenna according to claim 7.

The feeder is a microstrip line or a line made by coplanar technology.
The antenna according to any one of claims 6 to 8, wherein

A first slot of a circular slot type or a symmetrical shape with respect to a point, the first slot being designed for operation at a first frequency on the substrate. A multi-band planar antenna of the type provided,
Ri Do from symmetrical shape with respect to the type or the point of the annular slot, a first of the at least one second slot slots that are provided on the same surface as the surface of the substrate provided, the second The at least one second slot designed to operate at a corresponding frequency for said at least one second slot;
The first and at least one second slot are fed by a common feeder line, and the feeder line is positioned to intersect each of the first and at least one second slot at a short-circuit surface of the feeder line. To be
An antenna characterized by that.

Each of the first slot and the second slot is provided with means for enabling circularly polarized radiation,
The antenna according to claim 10.

The means comprises a notch provided in the first slot or the second slot;
The antenna according to claim 11.

The feeder is a microstrip line or a line made by coplanar technology.
The antenna according to any one of claims 10 to 12, wherein